CC BY
14
© A.A. Павлов, B.A. Романов, Д.И. Сухов, 2012
УДК 622.272
A.A. Павлов, В.А. Романов, Д.И. Сухов
ОБОСНОВАНИЕ ТОЛЩИНЫ ОТБИВАЕМОГО СЛОЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СИСТЕМ С ОБРУШЕНИЕМ РУДЫ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД
Проведен ряд экспериментов на физических моделях с целью определения рациональной толщины отбиваемого слоя при применении технологий с обрушением руды и вмещающих пород.
Ключевые слова: подэтажное обрушение, толщина отбиваемого слоя, физическое моделирование, выпуск рудной массы, показатели извлечения.
Применение систем с обрушением руды и вмещающих пород позволяет обеспечить при высокой эффективности производства и простоте конструктивного оформления не только широкие возможности в управлении количественными и качественными показателями извлечения, — селективную выемку по сортам. Это особенно важно при подземной разработке месторождений с большим диапазоном изменения геологических и горнотехнических условий.
Как известно к существенным недостаткам этих технологий, помимо собственно обрушения земной поверхности, относят не совсем обоснованно низкие показатели извлечения рудной массы. В основном это связано с неверным выбором, практически без обоснования конструктивных параметров системы, применяемой технологии, порядком ведения очистной выемки и режимом выпуска рудной массы. Кроме того, на результаты выпуска оказывают влияние физико-механические свойства отбитой руды (коэффициенты первичного и вторичного разрыхления, сыпучие свойства рудной массы).
Одним из основных параметров систем с торцевым выпуском руды,
влияющим на показатели извлечения, является толщина отбиваемого слоя, которую определяют аналитическими расчетами либо посредством физического и компьютерного моделирования. Правильный ее выбор позволяет минимизировать уровень потерь и ра-зубоживания, тем самым улучшить качество извлекаемой рудной массы.
Как известно, на параметры фигуры выпуска существенное влияние оказывают высота подэтажа и фракционный состав рудной массы. Для определения рациональной толщины выпускаемого слоя были проведены эксперименты на физической модели по критерию минимизации уровня потерь и разубоживания руды с имитацией горнотехнических условий участков месторождений подлежащих разработке.
В процессе проведения экспериментов на модели средний размер куска изменялся в диапазоне 3—5 мм, а высота подэтажа составляла 15—50 м.
На основе аналитических расчетов было установлено, что толщина отбиваемого слоя при высоте подэтажа 15—50 м, может изменяться в диапазоне 2,3—4,2 м. Соответственно, с учетом коэффициента разрыхления руды перед началом выпуска равном
Таблица 1
Изменение показателей извлечения руды в зависимости от толщины отбиваемого слоя
Высота отбиваемого слоя, м Показатели извлечения Толщина выпускаемого слоя с1 ^ м
ат = 3 ат = 4 Ст = 5 Ст = 6
15 Потери, % 18,9 13,4 8,9 15,8
Разубоживание, % 27,0 20,9 21,9 19,7
20 Потери, % 22,4 14,1 10,0 16,2
Разубоживание, % 26,9 21,8 19,5 17,8
30 Потери, % 27,1 12,0 7,9 12,1
Разубоживание, % 34,8 32,3 28,1 24,7
40 Потери, % 39,0 19,1 4,6 11,9
Разубоживание, % 47,8 50,6 35,7 25,2
50 Потери, % 42,5 19,2 6,1 9,7
Разубоживание, % 40,0 30,2 27,3 20,6
Рис. 1. Зависимость потерь руды от толщины выпускаемого слоя
1,3—1,4, толщина выпускаемого слоя должна составлять 3,0—5,9 м.
При определении толщины отбиваемого слоя учитывали показатели извлечения из предыдущего слоя. Обычно, максимальную толщину слоя принимают равной малой полуоси «эллипсоида» выпуска, а минимальное его значение может не превышать половины этой полуоси. Следовательно оптимум находится в установленных пределах.
При проведении исследований на модели толщину слоя последовательно увеличили. При высоте подэтажа
15, 20, 30, 40, 50 м толщина выпускаемого слоя для каждого варианта составляла 3, 4, 5 и 6 м. Ширина бу-родоставочной выработки — 4,5 м.
В начале эксперимента выпуск проводили равномерно дозами соответствующими 60 м3. После появления разубоживания дозу выпуска сокращали до 30 м3. Это позволяло более достаточно точно фиксировать изменение разубоживания рудной массы. На этой стадии исследований в модели выпускаемый слой имел только один торцевой контакт с пус-
Рис. 2. Зависимость разубоживания руды от толщины выпускаемого слоя
тыми породами. Выпуск рудной массы прекращали, когда объем пустых пород в дозе 30 м3 составлял 75—80 %. Результаты эксперимента представлены в табл. 1 и на рис. 1, 2.
При анализе результатов эксперимента установлено, что показатели извлечения при выпуске рудной массы изменялись довольно в широком диапазоне. Потери составили от 4,6 до 42,5 %, разубоживание от 17,8 до 50,6 %. При этом минимальные потери были достигнуты тогда, когда толщина отбиваемого слоя с учетом коэффициента разрыхления приближалась к области 5 м, а разубоживание в процессе проведения экспериментов, снижалось по мере увеличения толщины выпускаемого слоя.
Для выпущенных слоев, толщина которых изменяется в меньшую сторону от рациональной, характерно снижение количества чистой руды извлечённой до начала разубоживания
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
и дальнейшее быстрое нарастание ра-зубоживания до предельной величины (75—80 % в последней дозе выпуска).
При выемке слоя, толщина которого превышает рациональные параметры, потери руды увеличиваются на 3,6—7,3 %, т.е. дальнейшее увеличение толщины выпускаемого слоя нецелесообразно.
Таким образом, исследования показали, что отклонение толщины выпускаемого слоя в большую или меньшую сторону от рациональных, влечет за собой рост потерь и разу-боживания рудой массы.
Рациональная толщина выпускаемого слоя, при которой обеспечиваются минимальные потери рудной массы, для торцевого выпуска составляет 5—5,5 м. С учетом соответствующего коэффициента разрыхления руды перед началом выпуска, толщина отбиваемого слоя составит 3,57— 3,92 м. гтттгз
Павлов Антон Александрович — кандидат технических наук, преподаватель, Романов Владислав Алексеевич — студент, Сухов Дмитрий Игоревич — студент.
Московский государственный горный университет, e-mail: tpr_msmu@mail.ru.
